[發明專利]聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工方法及裝置

無效

• 申請號: 201010140152.3
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101804505A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 陳培鋒;王焄;孫長東;羅曦
• 申請（專利權）人: 蘇州市博海激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工方法，其特征在于：將高功率連續激光器(1)輸出的連續激光束(2)聚焦于一高速旋轉的且轉軸(b)與鏡軸(a)不重合的多棱鏡(402)的某個工作面上，經多棱鏡(402)掃描分光形成傳輸方向沿垂直于所述多棱鏡(402)的旋轉方向快速擺動的K路脈沖激光束，再分別經由K個集成聚焦頭對所述K路脈沖激光束進行聚焦后形成K×N個沿轉動的軋輥(13)長度方向快速擺動的聚焦光點，對軋輥(13)表面同時進行毛化加工，在軋輥(13)表面形成K×N條非螺旋掃描線點陣交錯排布的無規律毛化坑分布，其中K≥1，而N為單個集成聚焦頭對應輸出的聚焦光點數，K×N≥2。

2.根據權利要求1所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工方法，其特征在于按下述具體步驟對軋輥表面實施毛化加工：

1)由數控機床(3)上的軋輥轉軸(301)和頂尖(302)裝夾軋輥(13)；

2)啟動數控機床(3)，使軋輥(13)按設定的轉速旋轉；

3)使高功率連續激光器(1)輸出的連續激光束(2)進入安裝在數控機床(3)工作平臺(12)上的多棱鏡分光機構(4)內，并經第一聚焦鏡聚焦于高速旋轉且轉軸(b)與鏡軸(a)不重合的多棱鏡(402)的某個工作面上；

4)多棱鏡(402)的該工作面在高速旋轉過程中將連續激光束(2)依次掃過K個分光頭，K≥1；每個分光頭在激光掃過時接受一部分激光，當激光束依次掃過所有分光頭時相當于給所有的分光頭分配一個激光脈沖；多棱鏡(402)重復掃描時便將連續激光束分成K路脈沖激光輸出，并且由于所述多棱鏡(402)的轉軸(b)與鏡軸(a)不重合，所述每路脈沖激光同時沿垂直于多棱鏡(402)的旋轉方向快速擺動；

5)上述從多棱鏡分光機構(4)內輸出的K路脈沖激光束分別經K個集成聚焦頭聚焦后形成K×N個密集排布且沿轉動的軋輥(13)長度方向快速擺動的聚焦光點，N為單個集成聚焦頭對應輸出的聚焦光點數，K×N≥2；

6)在數控機床(3)對軋輥(13)轉速、多棱鏡(402)轉速、工作平臺(12)平移速度的集中控制下，所述沿軋輥(13)長度方向快速擺動的K×N個聚焦光點對軋輥(13)同時進行毛化加工，在軋輥(13)表面形成K×N條非螺旋掃描線點陣交錯排布的無規律毛化坑分布。

3.一種用于實現如權利要求1所述加工方法的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，包括激光器(1)和數控機床(3)，所述數控機床(3)的床身上裝有通過平移導軌(303)驅動的工作平臺(12)和用于安裝軋輥(13)的軋輥轉軸(301)和頂尖(302)，所述工作平臺(12)上裝有多棱鏡分光機構(4)和集成聚焦機構；其中：激光器(1)為高功率連續激光器，所述多棱鏡分光機構(4)由第一聚焦鏡、多棱鏡(402)、驅動多棱鏡(402)旋轉的高速電機(409)和K個分光頭組成，所述集成聚焦機構是一種由K個具有集成聚焦功能的集成聚焦頭組成的集成聚焦頭陣列；各集成聚焦頭的輸入端與前述K個分光頭的輸出端一一對應，并可對應輸出N個聚焦光點，K×N≥2；其特征在于所述多棱鏡(402)的轉軸(b)與鏡軸(a)不重合。

4.根據權利要求3所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述多棱鏡(402)的面數M≥5。

5.根據權利要求3所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述第一聚焦鏡為透射式聚焦鏡或者反射式聚焦鏡。

6.根據權利要求3所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述每個集成聚焦頭內均設有第二聚焦鏡和與第二聚焦鏡相對布置的N個緊密排列的聚焦透鏡。

7.根據權利要求3所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述每個集成聚焦頭內均設有第二聚焦鏡和與第二聚焦鏡相對布置的多焦點聚焦鏡，該多焦點聚焦鏡具有N個焦點。

8.根據權利要求3所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述每個集成聚焦頭內均設有第二聚焦鏡、位于第二聚焦鏡出射光路上的N個緊密排列且相互之間成一定角度布置的反射鏡及位于所述N個反射鏡的反射光路上的第三聚焦鏡。

9.根據權利要求6或7或8所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述第二聚焦鏡為透射式聚焦鏡或者反射式聚焦鏡。

10.根據權利要求3所述的聚焦光點擺動式輥類表面激光毛化加工裝置，其特征在于所述K個集成聚焦頭呈斜線或其它形式的排列，且所述相鄰兩個集成聚焦頭之間的橫向距離為N×ΔX，ΔX＝50～500μm，縱向距離為ΔY。